(57)【要約】  少なくとも１つのレーザー光源と検出器とを有するＬＩＤＡＲシステム（１０１）は、コード化された第１のパルス列（２０１、２０２）とコード化された第２のパルス列（２０１、２０２）を送信するように、構成されている。ＬＩＤＡＲ画像の像点は、第１のパルス列（２０１、２０２）と第２にパルス列（２０１、２０２）に基づいて定められる。検出器の測定信号内のパルス列を認識するために、ＣＤＭＡ技術が使用される。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
−少なくとも１つのレーザー光源と検出器（１１３）とを備えたＬＩＤＡＲシステム（１０１）であって、レーザー光を送信し、かつ反射されたレーザー光（１９１、１９２）を検出するように構成されたＬＩＤＡＲシステム（１０１）と、
−計算ユニット（１０２）であって、前記ＬＩＤＡＲシステム（１０１）を駆動し、前記レーザー光（１９１、１９２）のコード化された第１のパルス列（２０１、２０２）を送信し、かつ前記レーザー光（１９１、１９２）の少なくとも１つのコード化された第２のパルス列（２０１、２０２）を送信するように、構成されている計算ユニットと、
を有し、
前記計算ユニット（１０２）が、前記検出器（１１３）の測定信号内の前記第１のパルス列（２０１、２０２）を認識して、周囲の対象の第１の距離値を得るように、かつ前記検出器（１１３）の測定信号内の少なくとも１つの第２のパルス列（２０１、２０２）を認識して、前記周囲の前記対象の少なくとも１つの第２の距離値を得るように、さらに構成されており、
前記計算ユニット（１０２）が、前記第１の距離値と前記少なくとも１つの第２の距離値に基づいて、ＬＩＤＡＲ画像（１９９）の像点（１９６）を定めるように、さらに構成されている、
装置。
【請求項２】
前記第１のパルス列（２０１、２０２）のパルス（２０５）の出力変調が第１のコード化を定め、
前記少なくとも１つの第２のパルス列（２０１、２０２）のパルス（２０５）の出力変調が、少なくとも１つの第２のコード化を定め、
前記第１のコード化が前記少なくとも１つの第２のコード化に対して直交している、
請求項１に記載の装置（１００）。
【請求項３】
前記計算ユニット（１０２）が、前記測定信号と対応する送信信号形状との相関に基づいて、前記第１のパルス列（２０１、２０２）と前記少なくとも１つの第２のパルス列（２０１、２０２）を認識するように、構成されている、請求項１又は２に記載の装置（１００）。
【請求項４】
前記第１のパルス列（２０１、２０２）のパルス（２０５）及び／又は前記少なくとも１つの第２のパルス列（２０１、２０２）のパルス（２０５）が、２００ｐｓから１０ｎｓの領域内、選択的に２００ｐｓから４ｎｓの領域内、さらに選択的に５００ｐｓから２ｎｓの領域内の長さ（２５１）を有し、かつ／又は
前記第１のパルス列（２０１、２０２）及び／又は前記少なくとも１つの第２のパルス列（２０１、２０２）の互いに連続するパルス（２０５）の間の時間間隔（２５２）が、５ｎｓから１００ｎｓの領域内、選択的に１０ｎｓから５０ｎｓの領域内にある、
請求項１から３のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項５】
前記第１のパルス列（２０１、２０２）及び／又は前記少なくとも１つの第２のパルス列（２０１、２０２）が、２−３０の数のパルス（２０５）、選択的に８−２０の数のパルス（２０５）を有している、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項６】
前記第１のパルス列（２０１、２０２）及び／又は前記少なくとも１つの第２のパルス列（２０１、２０２）のパルス−デューティ比が、少なくとも１つのレーザー光源が複数のＬＩＤＡＲ画像の期間にわたって平均して駆動されるパルス−デューティ比よりも少なくともファクター１０だけ、選択的に少なくともファクター１００だけ、さらに選択的に少なくともファクター１０００だけ大きい、請求項１から５のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項７】
前記計算ユニット（１０２）が、前記ＬＩＤＡＲシステム（１０１）を駆動し、前記第１のパルス列（２０１、２０２）が検出される前に、前記少なくとも１つの第２のパルス列（２０１、２０２）を送信するように、構成されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項８】
前記第１のパルス列（２０１、２０２）と前記少なくとも１つの第２のパルス列（２０１、２０２）の間の時間間隔が、前記第１のパルス列（２０１、２０２）の長さの５０％よりよりも短く、選択的に２０％よりも短く、さらに選択的に５％よりも短い、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項９】
前記検出器（１１３）が、前記第１のパルス列（２０１、２０２）と前記少なくとも１つの第２のパルス列（２０１、２０２）を少なくとも一部時間的に重なり合って検出するように、構成されている、請求項１から８のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項１０】
前記計算ユニット（１０２）が、前記周囲の前記対象の距離値に関する先験的知識に基づいて前記ＬＩＤＡＲシステム（１０１）を選択的に駆動し、前記レーザー光（１９１、１９２）のコード化された前記第１のパルス列（２０１、２０２）を送信し、かつ前記レーザー光（１９１、１９２）のコード化された前記少なくとも１つの第２のパルス列（２０１、２０２）を送信し、あるいは前記レーザー光（１９１、１９２）の少なくとも１つのコード化されないパルスを送信するように、構成されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項１１】
前記計算ユニット（１０２）が、前記第１のパルス列（２０１、２０２）を送信するために前記ＬＩＤＡＲシステムの第１のレーザー光源を駆動し、かつ前記少なくとも１つの第２のパルス列（２０１、２０２）を少なくとも一部時間的に重畳して送信するために、前記ＬＩＤＡＲシステムの少なくとも１つの第２のレーザー光源を駆動するように、構成されている、請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項１２】
前記計算ユニット（１０２）が、多数のコード化図式候補から前記第１のパルス列（２０１、２０２）用の第１のコード化のため、かつ前記第２のパルス列（２０１、２０２）用の第２のコード化のためのコード化図式を選択するように、構成されている、請求項１から１１のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項１３】
−車両インターフェイスを有し、前記車両インターフェイスが、車両から状態データを得るようにさらに構成されており、
前記計算ユニット（１０２）が、前記状態データを考慮して前記コード化図式を選択するように構成されている、請求項１２に記載の装置（１００）。
【請求項１４】
−少なくとも２つのレーザー光源と検出器とを備え、レーザー光を種々の角度領域内へ送信し、かつ反射されたレーザー光を検出するように、構成されているＬＩＤＡＲシステム（１００）と、
−前記ＬＩＤＡＲシステムを駆動し、第１のレーザー光源のレーザー光のコード化された第１のパルス列を送信し、かつ第２のレーザー光源のレーザー光のコード化された第２のパルス列を送信するように、構成されている計算ユニットと、
を有し、
前記第１のパルス列と前記第２のパルス列の送信が、少なくとも部分的に時間並列で行われ、
前記計算ユニットが前記検出器の測定信号内の前記第１のパルス列を認識し、かつ、周囲の対象についての第１の距離値を得るように、さらに構成されており、
前記計算ユニットが、前記測定信号内の前記第２のパルス列を認識し、かつ、前記周囲の前記対象についての第２の距離値を得るように、さらに構成されており、
前記計算ユニットが、前記第１の距離値に基づいてＬＩＤＡＲ画像の第１の像点を定め、かつ前記第２の距離値に基づいて前記ＬＩＤＡＲ画像の第２の像点を定めるように、さらに構成されている、
装置。
【請求項１５】
前記第１のパルス列の送信が、第１の角度で行われ、
前記第２のパルス列の送信が、前記第１の角度とは異なる第２の角度で行われ、
前記ＬＩＤＡＲシステム（１０１）が検出光学系をさらに有し、前記検出光学系が、前記第１の角度で入射する光を前記検出器の少なくとも１つの検出器素子（３０１）上に結像させ、かつ前記第２の角度で入射する光を前記少なくとも１つの検出器素子（３０１）上に結像させるように、構成されている、
請求項１４に記載の装置（１００）。
【請求項１６】
前記第１の角度と前記第２の角度の間の角度間隔が、５°より小さく、選択的に３０°より小さい、請求項１５に記載の装置（１００）。
【請求項１７】
前記検出器（１１３）が、１０００より少なくない、選択的に５０００より少なくない、さらに選択的に１００００より少なくない、検出器素子を有している、請求項１４から１６のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項１８】
−少なくとも１つのレーザー光源と検出器（１１３）とを備え、レーザー光を送信し、かつ反射されたレーザー光（１９１、１９２）を検出するように、構成されているＬＩＤＡＲシステム（１０１）と、
−多数のコード化候補から１つのコード化を選択するように、構成されている計算ユニット（１０２）と、を有し、
前記計算ユニット（１０２）が、前記ＬＩＤＡＲシステムを駆動して、前記選択されたコード化によってコード化された、前記レーザー光（１９１、１９２）のパルス列（２０１、２０２）を送信させるように、さらに構成されており、
前記計算ユニット（１０２）が、前記検出器（１１３）の測定信号内の前記パルス列（２０１、２０２）を認識して、周囲の対象の距離値を得るように、構成されており、
前記計算ユニット（１０２）が、前記距離値に基づいてＬＩＤＡＲ画像（１９９）の像点（１９６）を定めるように、さらに構成されている
装置。
【請求項１９】
前記計算ユニット（１０２）が、複数の時間シーケンシャルに送信されるパルス列をコード化するために、繰り返し前記コード化を選択するように、構成されている、請求項１８に記載の装置（１００）。
【請求項２０】
前記計算ユニット（１０２）が、１秒−３０秒の領域内の繰り返し率で繰り返し前記コード化を選択するように、構成されており、かつ／又は
前記計算ユニット（１０２）が、複数のＬＩＤＡＲ画像を定める画像繰り返し率に同期された繰り返し率で繰り返し前記コード化を選択するように、構成されている、
請求項１９に記載の装置（１００）。
【請求項２１】
−無線ネットワークのベースステーションとの時間同期化データを通信するように、構成されている無線インターフェイスをさらに有し、
前記時間同期化データが、前記ベースステーションの参照時間を表し、
前記計算ユニットが、前記ベースステーションの前記参照時間と同期された繰り返し率で繰り返し前記コード化を選択するように、構成されている、
請求項１８から２０のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項２２】
前記計算ユニット（１０１）が、前記コード化を選択する際にランダムコンポーネントを考慮するように、構成されている、請求項１８から２１のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項２３】
−制御データを通信するように、構成されている無線インターフェイスを、さらに有し、
前記計算ユニット（１０２）が、符号分割多重接続、ＣＤＭＡ技術に基づいて、前記制御データを考慮しながら前記コード化を選択するように、構成されている、請求項１８から２２のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項２４】
−車両から状態データを得るように、構成されている車両インターフェイスを、さらに有し、
前記計算ユニット（１０２）が、前記状態データを考慮しながら前記コード化を選択するように、構成されている、請求項１８から２３のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項２５】
前記多数のコード化候補の前記コード化候補が、互いに対してペアで直交している、請求項１８から２４のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項２６】
前記コード化候補が、Goldシーケンス、Barkerシーケンス、Kasamiシーケンス、Walsh-Hadamardシーケンス、Zaddof-Chuシーケンスのうちの少なくとも１つから選択されている
請求項１８から２５のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項２７】
−車両から状態データを得るように、構成されている車両インターフェイスを、さらに有し、
前記計算ユニット（１０２）が、前記状態データを考慮しながら前記多数のコード化候補からコード化図式を選択するように、構成されている、
請求項１８から２６のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項２８】
−レーザー光（１９１、１９２）のコード化された第１のパルス列（２０１、２０２）を送信するために、ＬＩＤＡＲシステムを駆動し、
−前記レーザー光（１９１、１９２）の少なくとも１つのコード化された第２のパルス列（２０１、２０２）を送信するために、前記ＬＩＤＡＲシステムを駆動し、
−周囲の対象の距離値を得るために、検出器の測定信号内の前記第１のパルス列（２０１、２０２）を認識し、
−前記周囲の前記対象の前記少なくとも１つの第２の距離値を得るために、前記検出器の前記測定信号内の前記少なくとも１つの第２のパルス列（２０１、２０２）を認識し、
−前記第１の距離値と前記少なくとも１つの第２の距離値に基づいて、ＬＩＤＡＲ画像（１９９）の像点（１９６）を定める、
方法。
【請求項２９】
−第１のレーザー光源のレーザー光のコード化された第１のパルス列を送信するために、ＬＩＤＡＲシステムを駆動し、
−第２のレーザー光源のレーザー光のコード化された第２のパルス列を送信するために、前記ＬＩＤＡＲシステムを駆動し、前記第１のパルス列の送信が、前記第２のパルス列の送信と、少なくとも一部時間的に並行して行われ、
−周囲の対象の第１の距離値を得るために、検出器の測定信号内の前記第１のパルス列を認識し、
−前記周囲の前記対象の第２の距離値を得るために、前記検出器の前記測定信号内の前記第２のパルス列を認識し、
−前記第１の距離値に基づいてＬＩＤＡＲ画像の第１の像点を定め、かつ
−前記第２の距離値に基づいて前記ＬＩＤＡＲ画像の第２の像点を定める、
方法。
【請求項３０】
−多数のコード化候補から１つのコード化を選択し、
−前記選択されたコード化によってコード化された、レーザー光のパルス列を送信するために、ＬＩＤＡＲシステムを駆動し、
−周囲の対象の距離値を得るために、検出器の測定信号内のパルス列を認識し、かつ
−前記距離値に基づいて、ＬＩＤＡＲ画像の像点を定める、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の種々の例は、計算ユニットを有する装置に関し、その装置は、それぞれ周囲の対象に関する距離値を得るために、レーザー光の第１のパルス列と第２のパルス列を認識するように、構成されている。多くの例は、ＬＩＤＡＲ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象の距離測定は、種々の科学技術分野において追求に値するものである。たとえばそれは、自動運転の適用に関連して自動車の周囲の対象を認識し、かつ特に対象に対する距離を求めるために、追求に値する。
【０００３】
対象の距離を測定する技術は、いわゆるＬＩＤＡＲ技術（英語では：Light detection and ranging;  多くはＬＡＤＡＲも）である。その場合に脈動されるレーザー光がエミッターから送信される。周囲にある対象がレーザー光を反射する。次に、この反射を測定することができる。レーザー光の到達時間を定めることによって、対象に対する距離を定めることができる。
【０００４】
周囲の対象を場所的に正しく解像して認識するために、レーザー光をスキャンすることが、可能である。それによって、それぞれレーザー光の放出角度に応じて、周囲の異なる対象を認識することができる。
【０００５】
多くの適用場合において、車両、たとえば乗用車内でＬＩＤＡＲ技術が使用される。それによってたとえば、自動運転の技術を実装することができる。一般的に、距離情報もしくは奥行き情報を有するＬＩＤＡＲ技術に基づいた種々のドライバーアシスタント機能が考えられる。
【０００６】
市街交通内で、あるいは一般的に人を有する環境内で、適用する場合に、目の安全性に対する所定の必要条件を守ることが必要となり得る。したがってレーザー光の出力が制限される場合がある。さらに、特に特に小型で、かつコスト的に好ましいレーザー光源、たとえば固体レーザーダイオードを使用することが、必要になる場合がある。したがってレーザー光の出力も、制限されることがあり得る。さらに、たとえば低い位置にある太陽などによって、顕著な背景放射が生じることがあり得る。
【０００７】
レーザー光の出力は、しばしば制限されているので、周囲対象がずっと離れて配置されている場合に、反射されたレーザー光の強度が著しく低下することがあり得る。したがってＬＩＤＡＲ技術に基づいて対象がまだ測定できる距離（測定距離）は、制限されることがあり、たとえば１００−３００ｍの領域内となる。
【０００８】
しかし他方では、速度が高い場合のドライバーアシスタント機能に関連して、特に大きい測定距離を提供することが、追求に値する。
【０００９】
たとえば、KIM, Gunzung; EOM, Jeongsook; PARK, Yongwan. A hybrid 3D LIDAR imager based on pixel-by-pixel scanning and DS-OCDMA. In: SPIE OPTO. International Society for Optics and Photonics, 2016.S.975119-975119-8からは、ＬＩＤＡＲ画像の像点あたりそれぞれ一義的にコード化されたパルス列を使用するために、理論的な考察が知られている。しかしこの種の技術は、特に長いパルス列を必要とし、測定距離の増大を可能にはしない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】KIM, Gunzung; EOM, Jeongsook; PARK, Yongwan. A hybrid 3D LIDAR imager based on pixel-by-pixel scanning and DS-OCDMA. In: SPIE OPTO. International Society for Optics and Photonics, 2016.S.975119-975119-8
【非特許文献２】M. J. R. Heck “Highly integrated optical phased arrays: photonic integrated circuits for optical beam shaping and beam steering” in Nonophotonics
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがってレーザー光に基づいて対象の距離を測定するための改良された技術の需要がある。特に、上述した制限と欠点の少なくともいくつかを緩和し、あるいは除去する技術が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題は、独立した特許請求項の特徴によって解決される。従属の特許請求項が、実施形態を定義する。
【００１３】
例において、装置はレーザースキャナを有している。レーザースキャナは、少なくとも１つのレーザー光源と検出器とを有している。レーザースキャナは、種々の角度領域内へレーザー光を送信するように、構成されている。さらにレーザースキャナは、反射されたレーザー光を検出するように、構成されている。装置は計算ユニットも有しており、その計算ユニットは、レーザー光のコード化された第１のパルス列を送信し、かつレーザー光の少なくとも１つのコード化された第２のパルス列を送信するために、レーザースキャナを駆動するように、構成されている。計算ユニットはさらに、検出器の測定信号内の第１のパルス列を認識し、そのようにして周囲対象の第１の距離値を得るように、構成されている。計算ユニットは、また、検出器の測定信号内の少なくとも１つの第２のパルス列を認識し、かつそのようにして周囲対象の少なくとも１つの第２の距離値を得るように、構成されている。計算ユニットはさらに、第１の距離値と少なくとも１つの第２の距離値とに基づいて、ＬＩＤＡＲ画像の所定の角度領域と結びついた像点を定めるように、構成されている。
【００１４】
ここで繰り返し使用されるように、像点を定めることは、像点の値もしくはコントラストが定められることを、意味することができる。
【００１５】
例において方法は、レーザー光のコード化された第１のパルス列の送信と、レーザー光の少なくとも１つのコード化された第２のパルス列の送信とを有している。方法はまた、周囲対象の距離値を得るために、測定信号内の第１のパルス列の認識を有している。方法はまた、周囲対象の第２の距離値を得るために、測定信号内の少なくとも１つの第２のパルス列の認識を有している。方法はまた、第１の距離値及び少なくとも１つの第２の距離値に基づいてＬＩＤＡＲ画像の像点を定めることを有している。
【００１６】
例において、コンピュータプログラム製品又はコンピュータプログラムは、プロセッサによって実施することができる、制御指令を有している。制御指令の実施によって、プロセッサが方法を実施する。方法は、レーザー光のコード化された第１のパルス列の送信及びレーザー光の少なくとも１つのコード化された第２のパルス列の送信を有している。方法は、周囲対象の第１の距離値を得るために、測定信号内の第１のパルス列の認識も有している。方法は、周囲対象の第２の距離値を得るために、測定信号内の少なくとも１つの第２のパルス列の認識も有している。方法は、第１の距離値と少なくとも１つの第２の距離値に基づいて、ＬＩＤＡＲ画像の像点を定めることも有している。
【００１７】
装置は、少なくとも１つのレーザー光源と検出器とを備えたＬＩＤＡＲシステムを有しており、その場合にＬＩＤＡＲシステムは、レーザー光を送信し、かつ反射されたレーザー光を検出するように、構成されている。装置は計算ユニットも有しており、その計算ユニットは、ＬＩＤＡＲシステムを駆動して、レーザー光のコード化された第１のパルス列を送信させ、かつレーザー項の少なくとも１つのコード化された第２のパルス列を送信させるように、構成されている。計算ユニットはさらに、検出器の測定信号内の第１のパルス列を認識し、それによって周囲対象の第１の距離値を得て、検出器の測定信号内の少なくとも１つの第２のパルス列を認識して、それによって周囲対象の少なくとも１つの第２の距離値を得るように、構成されている。計算ユニットはさらに、第１の距離値と少なくとも１つの第２の距離値に基づいてＬＩＤＡＲ画像の像点を定めるように、構成されている。
【００１８】
方法は、レーザー光のコード化された第１のパルス列を送信するために、ＬＩＤＡＲシステムを駆動することを有している。方法は、レーザー光の少なくとも１つのコード化された第２のパルス列を送信するために、ＬＩＤＡＲシステムを駆動することも有している。方法は、周囲対象の距離値を得るために、検出器の測定信号内の第１のパルス列を認識することも、有している。方法は、周囲対象の少なくとも１つの第２の距離値を得るために、検出器の測定信号内の少なくとも１つの第２のパルス列を認識することも、有している。方法は、第１の距離値と少なくとも１つの第２の距離値に基づいてＬＩＤＡＲ画像の像点を定めることも、有している。
【００１９】
例において、コンピュータプログラム製品又はコンピュータプログラムは、プロセッサによって実施することができる制御指示を有している。制御指示の実施によって、プロセッサが方法を実施する。方法は、レーザー光のコード化された第１のパルス列を送信するために、ＬＩＤＡＲシステムを駆動することを有している。方法は、レーザー光の少なくとも１つのコード化された第２のパルス列を送信するために、ＬＩＤＡＲシステムを駆動することも有している。方法は、周囲対象の距離値を得るために、検出器の測定信号内の第１のパルス列を認識することも、有している。方法は、周囲対象の少なくとも１つの第２の距離値を得るために、検出器の測定信号内の少なくとも１つの第２のパルス列を認識することも、有している。方法は、第１の距離値と少なくとも１つの第２の距離値に基づいてＬＩＤＡＲ画像の像点を定めることも、有している。
【００２０】
例において、装置はレーザースキャナを有している。レーザースキャナは少なくとも、２つのレーザー光源と検出器とを有している。レーザースキャナは、レーザー光を種々の角度領域内へ送信して、反射されたレーザー光を検出するように、構成されている。装置は計算ユニットも有しており、その計算ユニットは、第１のレーザー光源のレーザー光のコード化された第１のパルス列を送信し、かつ第２のレーザー光源のレーザー光のコード化された第２のパルス列を送信するように、構成されている。第１と第２のパルス列の送信は、少なくとも一部時間並列で行われる。計算ユニットはさらに、検出器の測定信号内の第１のパルス列を認識して、それによって周囲対象についての第１の距離値を得るように、構成されている。計算ユニットはさらに、測定信号内の第２のパルス列を認識して、それによって周囲対象についての第２の距離値を得るように、構成されている。計算ユニットは、第１の距離値に基づいてＬＩＤＡＲ画像の第１の像点を定め、第２の距離値に基づいてＬＩＤＡＲ画像の第２の像点を定めるように、構成されている。たとえば種々のレーザー光源が同一の周波数のレーザー光を送信することができる。この種の技術によって、種々の角度領域のための測定信号の検出は、コード空間内で乗算することができる。同一の検出器が様々な像点のために、時間並列で測定信号を検出することができる。さらに、周囲光を抑圧するために、特に狭帯域の波長フィルタのみを使用することができる。
【００２１】
装置は、少なくとも２つのレーザー光源と１つの検出器とを備えたＬＩＤＡＲシステムを有しており、その場合にＬＩＤＡＲシステムは、レーザー光を種々の角度領域内へ送信して、反射されたレーザー光を検出するように、構成されている。装置は計算ユニットも有しており、その計算ユニットは、ＬＩＤＡＲシステムを駆動して、第１のレーザー光源のレーザー光のコード化された第１のパルス列を送信させ、かつ第２のレーザー光源のレーザー光のコード化された第２のパルス列を送信させるように、構成されており、その場合に第１のパルス列と第２のパルス列の送信は、少なくとも部分的に時間並列で行われる。計算ユニットは、さらに、検出器の測定信号内の第１のパルス列を認識して、それによって周囲対象についての第１の距離値を得るように、構成されている。計算ユニットはさらに、測定信号内の第２のパルス列を認識して、それによって周囲対象についての第２の距離値を得るように、構成されている。計算ユニットはさらに、第１の距離値に基づいてＬＩＤＡＲ画像の第１の像点を定め、かつ第２の距離値に基づいてＬＩＤＡＲ画像の第２の像点を定めるように、構成されている。
【００２２】
方法は、第１のレーザー光源のレーザー光のコード化された第１のパルス列を送信するために、ＬＩＤＡＲシステムを駆動することを有している。方法は、第２のレーザー光源のレーザー光のコード化された第２のパルス列を送信するために、ＬＩＤＡＲシステムを駆動することも有しており、その場合に第１のパルス列の送信が第２のパルス列の送信と少なくとも一部時間並列で行われる。方法は、周囲対象についての第１の距離値を得るために、検出器の測定信号内の第１のパルス列を認識することも有している。方法は、周囲対象についての第２の距離値を得るために、検出器の測定信号内の第２のパルス列を認識することも、有している。方法は、第１の距離値に基づいてＬＩＤＡＲ画像の第１の像点を定めることも、有している。方法は、第２の距離値に基づいてＬＩＤＡＲ画像の第２の像点を定めることも、有している。
【００２３】
例において、コンピュータプログラム製品又はコンピュータプログラムは、プロセッサによって実施することができる制御指令を有している。制御指令の実施によって、プロセッサは方法を実施する。方法は、第１のレーザー光源のレーザー光のコード化された第１のパルス列を送信するために、ＬＩＤＡＲシステムを駆動することを有している。方法は、第２のレーザー光源のレーザー光のコード化された第２のパルス列を送信するために、ＬＩＤＡＲシステムを駆動することも、有しており、その場合に第１のパルス列の送信は、第２のパルス列の送信と少なくとも部分的に時間並列で行われる。方法は、周囲対象についての第１の距離値を得るために、検出器の測定信号内の第１のパルス列を認識することも、有している。方法は、周囲対象についての第２の距離値を得るために、検出器の測定信号内の第２のパルス列を認識することも、有している。方法は、第１の距離値に基づいてＬＩＤＡＲ画像の第１の像点を定めることも有している。方法は、第２の距離値に基づいてＬＩＤＡＲ画像の第２の像点を定めることも、有している。
【００２４】
装置は、少なくとも１つのレーザー光源と検出器とを備えたＬＩＤＡＲシステムを有しており、その場合にＬＩＤＡＲシステムは、レーザー光を送信して、反射されたレーザー光を検出するように、構成されている。装置は計算ユニットも有しており、その計算ユニットは、多数のコード化候補から１つのコード化を選択するように、構成されている。その場合に計算ユニットはさらに、ＬＩＤＡＲシステムを駆動して、選択されたコード化によってコード化されたレーザー光のパルス列を送信させるように、構成されている。計算ユニットは、また、検出器の測定信号内のパルス列を認識して、それによって周囲対象の距離値を得るように、構成されている。計算ニットはさらに、距離値に基づいてＬＩＤＡＲ画像の像点を定めるように、構成されている。
【００２５】
方法は、多数のコード化候補から１つのコード化を選択することを有している。方法は、ＬＩＤＡＲシステムを駆動して、選択されたコード化によってコード化されたレーザー光のパルス列を送信させることを、有している。方法は、検出器の測定信号内のパルス列を認識して、それによって周囲対象の距離値を得ることも、有している。方法は、距離値に基づいてＬＩＤＡＲ画像の像点を定めることも、有している。
【００２６】
例においてコンピュータプログラム製品又はコンピュータプログラムは、プロセッサによって実施できる制御指令を有している。制御指令の実施によって、プロセッサが方法を実施する。方法は、多数のコード化候補から１つのコード化を選択することを、有している。方法は、選択されたコード化によってコード化されたレーザー光のパルス列を送信するように、ＬＩＤＡＲシステムを駆動することも有している。方法は、周囲対象の距離値を得るために、検出器の測定信号内のパルス列を認識することも、有している。方法は、距離値に基づいてＬＩＤＡＲ画像の像点を定めることも、有している。
【００２７】
上で挙げた実施形態及び他の実施形態内の例あるは複数の例を互いに組み合わせることもできることは、もちろんである。たとえば個々の像点に関連して、異なるようにコード化されたパルス列を使用することによって、到達距離をＣＤＭＡベースで拡張するための技術を、適切なコード化を選択することによって他のＬＩＤＡＲシステムとの干渉を回避するため、かつ／又は様々な像点に関連して、異なるようにコード化されたパルス列を使用することによりＣＤＭＡベースで横解像を高めるために、ＣＤＭＡベースの技術と組み合わせることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】レーザースキャナと計算ユニットとを有する種々の実施形態に基づく装置を図式的に示している。
【図２】種々の実施形態に基づくレーザースキャナを図式的に示している。
【図３】種々の実施形態に基づく方法を示すフローチャートである。
【図４】種々の実施形態に基づいて、レーザースキャナの方向変換ユニットを用いて種々の角度領域内へレーザー光を送信することを、図式的に示している。
【図５】種々の実施形態に基づく複数の像点を有するＬＩＤＡＲ画像を図式的に示している。
【図６】種々の実施形態に基づいて、レーザー光のそれぞれ複数のパルスを有する第１のパルス列と第２のパルス列を図式的に示している。
【図７】種々の実施形態に基づいて、レーザー光のそれぞれ複数のパルスを有する第１のパルス列と第２のパルス列を図式的に示している。
【図８】種々の実施形態に基づいて、レーザー光のそれぞれ複数のパルスを有する第１のパルス列と第２のパルス列を図式的に示している。
【図９】種々の実施形態に基づくシングルフォトン−アバランシェダイオード−アレイ検出器の形式の検出器を図式的に示している。
【図１０】種々の実施形態に基づく方法を示すフローチャートである。
【図１１】種々の実施形態に基づく方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
この発明の上述した特性、特徴及び利点並びにこれらがどのようにして得られるかというやり方が、実施例についての以下の説明との関連において明白かつはっきりと理解できるようにされ、その実施例が図面に関連して詳細に説明される。
【００３０】
以下、図面を参照しながら好ましい実施形態を用いて本発明を詳細に説明する。図において等しい参照符号は、同一又は類似の部材を表す。図は、本発明の種々の実施形態の図式的な表示である。図に示される部材は、必ずしも正確な縮尺で示されてはいない。むしろ、図に示される種々の部材は、その機能及び一般的な目的が当業者にわかるように示されている。図に示される、機能的なユニットと部材の間の接続と結合は、間接的な接続又は結合として実装することもできる。接続又は結合は、ワイヤ接続又はワイヤレスで実装することができる。機能的ユニットは、ハードウェア、ソフトウェア又はハードウェアとソフトウェアの組合せとして、実装することができる。
【００３１】
以下、レーザー光の到達時間を用いて距離測定を実施するための、種々の技術が記述される。そのために、ＬＩＤＡＲシステムが提供される。
【００３２】
その場合にたとえば、レーザー光がスキャンされること、すなわち様々な方向にシーケンシャルに送信されることが、可能である；その場合にＬＩＤＡＲシステムは、レーザースキャナによって実装される。しかし他の例においては、レーザー光が１Ｄ又は２Ｄの周囲領域内へ時間的に重なり合って放射されることも、可能である。この種の技術は、多くの場合にＦＬＡＳＨ−ＬＩＤＡＲとも称される。
【００３３】
以下においては主としてレーザースキャナが参照され、その場合に該当する技術は光のスキャンなしでも、すなわちたとえばＦＬＡＳＨ−ＬＩＤＡＲとして、実装することもできる。
【００３４】
以下、レーザー光をスキャンするための種々の技術が記述される。以下で記述する技術は、たとえばレーザー光の１次元又は２次元のスキャンを可能にすることができる。スキャンは、様々な放射角度もしくは角度領域でレーザー光を繰り返し送出することである。所定の角度領域の繰り返される変換は、スキャンの繰り返し率を定めることができる。角度領域の量が、スキャン領域もしくは画像領域を定めることができる。スキャンは、レーザー光によって周囲の様々なスキャン点を繰り返し走査することであると言える。スキャン点のために、測定信号を求めることができる。ＦＬＡＳＨ−ＬＩＤＡＲにおいては、光が同時に画像領域内へ送出される。
【００３５】
たとえばコヒーレント又はインコヒーレントのレーザー光を使用することができる。偏光された、あるいは偏光されないレーザー光を使用することも、可能であろう。たとえばレーザー光が脈動されることも、可能であろう。たとえばフェムト秒、ピコ秒またはナノ秒の領域内のパルス長さを有する短いレーザーパルスを使用することができる。個々のパルスの最大出力は、特にナノ秒の領域内のパルス長さについて、５０Ｗ−１５０Ｗの領域内とすることができる。たとえばパルス長さは、０．５−３ナノ秒の領域内とすることができる。レーザー光は、７００−１８００ｎｍの領域内の波長を有することができる。レーザー光源として、たとえば固体レーザーダイオードを使用することができる。たとえば、レーザー光源として、Leibnizstrasse 4, D-93055のOSRAM Opto Semiconductors GmbH社のダイオードＳＰＬＰＬ９０＿３又は比較可能な固体レーザーダイオードを使用することができる。
【００３６】
種々の例において、画像領域は１次元で定められている。これは、たとえば、レーザースキャナが方向変換ユニットを用いてレーザー光を唯一のスキャン軸のみに沿ってスキャンすることを、意味することができる。ＦＬＡＳＨ−ＬＩＤＡＲシステムは、レーザー光を１Ｄ軸に沿って同タイムで送出することができる。他の例においては、スキャン領域が２次元で定められている。これは、たとえば、レーザースキャナが方向変換ユニットを用いてレーザー光を、第１のスキャン軸に沿って、かつ第２のスキャン軸に沿ってスキャンすることを、意味することができる。その場合に第１のスキャン軸と第２のスキャン軸は互いに異なる。たとえば第１のスキャン軸と第２のそれは、互いに対して直交するように方向づけすることができる。ＦＬＡＳＨ−ＬＩＤＡＲシステムは、レーザー光を同タイムで２Ｄ画像領域内へ送信することができる。
【００３７】
多くの例において、２次元の画像領域は、運動の２つ以上の自由度を有する唯一の方向変換ユニットによって、実装することができる。これは、第１のスキャン軸に基づく方向変換ユニットの第１の運動と、第２のスキャン軸に基づく方向変換ユニットの第２の運動が唯一のアクターによってもたらされ、その場合に第１の運動と第２の運動が場所的かつ時間的に重なり合っていることを、意味することができる。
【００３８】
他の例において、２次元の画像領域は１つより多い方向変換ユニットによって実装することができる。その場合には、たとえば、２つの方向変換ユニットのためにそれぞれ運動の唯一の自由度が励振されることが、可能である。レーザー光は、まず、第１の方向変換ユニットによって変位されて、その後第２の方向変換ユニットによって変位されることが可能である。したがって２つの方向変換ユニットは、１つの光路内に相前後して配置することができる。これは、２つの方向変換ユニットの運動が場所的に重ならないことを、意味している。たとえばしかるべきレーザースキャナは、互いに離隔して配置された２つのミラー又はプリズムを有することができ、それらはそれぞれ個別に変位させることができる。
【００３９】
種々の例において、レーザースキャナが、レーザー光をスキャンするために運動の様々な自由度を共振駆動することが、可能である。この種のレーザースキャナは、しばしばレゾナントレーザースキャナとも称される。特にレゾナントレーザースキャナは、少なくとも運動の自由度を歩進的（英語：stepped）に駆動するレーザースキャナとは異なることができる。多くの例において、たとえば、第１の運動−第１のスキャン軸に相当する−と第２の運動−第１のスキャン軸とは異なる第２のスキャン軸に相当する−がそれぞれ共振的にもたらされることが、可能であろう。
【００４０】
種々の例において、レーザー光をスキャンするために、ファイバー形状の部材（すなわちファイバー）の移動可能な端部が、方向変換ユニットとして使用される。たとえば、グラスファイバーとも称される、光ファイバーを使用することができる。しかしその場合に、ファイバーがガラスから形成されることは、不要である。ファイバーは、たとえばプラスチック、ガラス、シリコン又は他の材料から形成することができる。たとえばファイバーをウェファ−たとえばアイソレータ−ウェファ上のシリコン−から解放するために、ＭＥＭＳ技術を使用することができる。そのためにリソグラフィとエッチングステップ及び研磨ステップを使用することができる。たとえばファイバーは、クォーツガラスから形成することができる。たとえばファイバーは、７０ＧＰａの弾性係数あるいは４０ＧＰａ−８０ＧＰａの領域内の、好ましくは６０−７５ＧＰａの領域の弾性係数を有することができる。弾性係数は、１５０ＧＰａ−２００ＧＰａの領域内とすることができる。たとえばファイバーは、４％の材料伸張まで可能とすることができる。多くの例において、ファイバーはコアを有しており、そのコア内で供給されたレーザー光が伝播し、かつ端縁におけるトータル反射によって封じ込められている（オプティカルウェーブガイド）。しかしファイバーは、コアを有する必要はない。種々の例において、いわゆるシングルモード光ファイバー（英語：single mode fibers）又はマルチモード光ファイバー（英語；multimode fibers）を使用することができる。ここに記述される種々のファイバーは、たとえば円形の横断面を有することができる。たとえば、ここに記述される種々のファイバーが、５０μｍよりも小さくない、選択的には１５０μｍより小さくない、さらに選択的に５００μｍより小さくない、さらに選択的に１ｍｍより小さくない、直径を有することが、可能であろう。しかし直径は、＜１ｍｍ、選択的に＜５００μｍ、さらに選択的に１５０μｍより小さくてもよい。たとえばここに記述される種々のファイバーは、曲げることができ、もしくは湾曲させることができ、すなわちフレキシブルであるように、形成することができる。そのために、ここに記述されるファイバーの材料は、所定の弾性を有することができる。
【００４１】
たとえばファイバーの移動可能な端部を１次元又は２次元で移動させることができる。たとえば、ファイバーの移動可能な端部をファイバーの固定箇所に対して傾けることが、可能であろう。これは、ファイバーの湾曲として表れる。これは、運動の第１の自由度に相当することができる。その代わりに、あるいはそれに加えて、ファイバーの移動可能な端部をファイバー軸に沿ってねじること（トーション）が、可能であろう。これが、運動の第２の自由度に相当することができる。ここで記述される種々の例においてそれぞれ、ファイバーの移動可能な端部のトーションを、ファイバーの移動可能な端部の湾曲の代わりに、あるいはそれに加えて、実装することが可能である。他の例においては、運動の他の自由度を実装することも可能であろう。ファイバーの移動可能な端部の移動によって、レーザービームを様々な角度で放射することができる。それによって環境をレーザービームによってスキャンすることができる。それぞれ移動可能な端部の運動の振幅に応じて、異なる大きさの画像領域を実装することができる。
【００４２】
種々の例において、ファイバーの移動可能な端部に少なくとも１つの光学的な素子、たとえばミラー、プリズム及び／又はレンズ、たとえば屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）を取り付けることができる。光学的な素子によって、レーザー光源からのレーザー光を方向変換させることが、可能である。たとえばミラーは、ウェファ、たとえばシリコンウェファ、あるいはガラス基板によって、実装することができる。たとえばミラーは、０．０５μｍ−０．１ｍｍの領域内の厚みを有することができる。たとえばミラーは約５００μｍの厚みを有することができる。たとえばミラーは、２５μｍから７５μｍの領域内の厚みを有することができる。たとえばミラーは、方形、矩形、楕円形又は円形に形成することができる。たとえばミラーは、３ｍｍから１０ｍｍまでの。選択的に３ｍｍから６ｍｍまでの、直径を有することができる。ミラーは、補強リブを備えた背面構造化を有することができる。
【００４３】
種々の例において、ＬＩＤＡＲ技術を適用することができる。ＬＩＤＡＲ技術は、環境内の対象の場所解像される距離測定を実施するために、利用することができる。たとえばＬＩＤＡＲ技術は、ファイバーの移動可能な端部、対象及び検出器の間の脈動されるレーザー光の到達時間測定を含むことができる。その代わりに、あるいはそれに加えて、構造化された照明の技術も使用することができる。
【００４４】
種々の例において、ＬＩＤＡＲ技術は、自動車のためのドライバーアシスタント機能に関連して、実装することができる。したがってレーザースキャナを有する装置を、自動車内に配置することができる。たとえば、奥行き解像されたＬＩＤＡＲ画像を形成して、ドライバーアシスタント機能に伝達することができる。したがってたとえば、支援される走行又は自動運転の技術を実装することができる。
【００４５】
種々の例は、できる限り大きい測定距離を達成することが原則的に追求に値する、という認識に基づいている。その場合に測定距離は、たとえば固体レーザーダイオードのような、レーザー光源によって提供することができる、パルスの最大出力によって制限されることがある。その代わりに、あるいはそれに加えて、測定距離が目の安全性の所定の必要条件によって制限されることも、可能である。
【００４６】
他の例は、環境内の横感度（英語：Crosstalk）もしくは他のＬＩＤＡＲシステムとの干渉を回避することが、原則的に追求に値する、という認識に基づいている。たとえばＬＩＤＡＲシステムを自動車内で使用する場合に、第１の車両の第１のＬＩＤＡＲシステムから送信されたレーザー光が、第２の車両の第２のＬＩＤＡＲシステムによって検出されることがある。それによって第２の車両の測定が歪曲される。また第２のＬＩＤＡＲシステムの検出器が意図されずに飽和してしまうことがあり、それは第１のＬＩＤＡＲシステムによる第２のＬＩＤＡＲシステムの「ブラインド」に相当する。複数のＬＩＤＡＲシステム間のこの種の干渉は、特にＬＩＤＡＲシステムが場所空間フィルタリング（英語：Spatial filtering）を行わない場合に著しく発生することが、観察された：たとえば、多くのレーザースキャナにおいて、検出器アパーチャとしてエミッターアパーチャを使用することが可能である。それによって光が送出された角度からの光のみを集めることができ、−したがってその角度からは、距離測定のために重要な信号も予測される。それによって背景放射を抑圧することができる。さらに、他のＬＩＤＡＲシステムが正確にこの角度内へレーザー光を送出する（それが干渉をもたらす）確率が、低下される。しかし多くのＬＩＤＡＲシステムは、この種の場所空間フィルタリングを使用せず、むしろ、大きな角度領域からの光を集める、検出器光学系を使用する。これはたとえば、構造化された照明に関連し、もしくはＦＬＡＳＨ−ＬＩＤＡＲ技術の場合である：そこでは周囲の大きな領域が同時に照明され、したがって周囲のこの大きな領域からの光を検出することも必要となる。そのほかにおいて、第１のＬＩＤＡＲシステム、たとえばＦＬＡＳＨ−ＬＩＤＡＲシステムが使用され−かつそれに伴ってレーザー光が拡幅された１Ｄ又は２Ｄ領域内へ送出される場合−、及び第２のＬＩＤＡＲシステムが場所空間フィルタリングを使用する場合にすでに、干渉が増大する確率が増大する：ここでも第１のＬＩＤＡＲシステムが光をまさに、第２のＬＩＤＡＲシステムによって検出される角度内へ送出し、あるいは少なくともこの角度からの反射がもたらされる確率も、増大する。
【００４７】
さらに種々の例は、−たとえば５０−１００ｎｓの領域内のパルス長さを有する−特に長いパルスの代わりに、−たとえば０．５−４ｎｓのパルス長さを有する−複数の短いパルスを有するパルス列を使用することが、追求に値する、という認識に基づいている：その場合には単位時間あたりパルスの複数の側面が得られ、それによって全体として、周囲における対象の距離値を定めることができる、測定精度を向上させることができる。
【００４８】
さらに種々の例は、１つのパルス列より多くを観察することが追求に値する、という認識に基づいている：このようにして周囲の対象の、種々のパルス列と結びついた複数の距離値を定めることができ、それによっても測定精度を向上させることができる。
【００４９】
さらに種々の例は、ＦＬＡＳＨ−ＬＩＤＡＲシステムにおいては参照実装に基づいて、観察可能な検出器像点の間の干渉がもたらされることがある、という認識に基づいている。たとえば第１の検出器像点は、検出器光学系の適切な形態によって第１の角度に対応づけることができ、第２の検出器像点は、第２の角度に対応づけることができる。第１の検出器像点は、第２の検出器像点に隣接して配置することができる。第１の検出器像点が、−たとえば第１の角度から多くの光が入射するので−大きい信号振幅を測定する場合に、この大きい信号振幅は第２の検出器像点にもクロストークをもたらすことがある。それが、第２の検出器像点の測定信号を歪曲する。
【００５０】
次に、種々の例において、たとえば太陽光入射もしくは周囲光に基づいて、騒音レベルが著しい場合でも、距離値の正確な決定を実施するための、技術を説明する。さらに以下においては、種々の例において、様々なレーザースキャナ間の干渉を減少させることができる技術が説明される。この種の技術は、特に複数の車両がそれぞれＬＩＤＡＲ技術を搭載している可能性のある道路交通におけるしかるべき装置の使用に関連して、効果的であり得る。
【００５１】
ここに記述される種々例は、ＬＩＤＡＲ画像の１つの像点のために、それぞれレーザー光の複数のパルスを有する複数のパルス列もしくはパルストレイン（英語：pulse train）が送信されて、受信されることに、基づいている。たとえば像点あたり２又は３又は４又は１０の数のパルス列を考慮することができる。パルス列の使用によって、信号／ノイズ比を高めることができる。というのは、各パルス列が複数のパルスを有するからである。複数のパルス列を使用することによって、信号／ノイズ比をさらに高めることができる。というのは、さらに大きい数のパルスが使用されるからである。多くの例において、種々のパルスは異なるようにコード化されている。それによって、先行して送信された第１のパルス列が受信される前に、第２のパルス列を送信することが可能である。言い換えると、１つより多くのパルス列が所定の時点で装置の周囲に伝播することが可能である。それによって、ＬＩＤＡＲ画像を準備する、特に高い画像繰り返し率を実装することができる。
【００５２】
他の例は、ＦＬＡＳＨ−ＬＩＤＡＲ技術を拡張して、様々にコード化されたパルス列を様々な方向に送信することに、基づいている。これが、コード化に基づいて様々な方向から反射された光の分離を可能にする。それによって、様々な検出素子が様々な角度から入射する光によって同時に照明された場合でも、それらの検出素子間の干渉を減少させることができる。
【００５３】
他の例は、レーザー光のパルス列のためのコード化が、他のＬＩＤＡＲシステムとの干渉を回避するために適切に選択されることに基づいている。その場合にたとえばランダムコンポーネントを考慮することができる。また、複数のＬＩＤＡＲシステム間で交換される制御データによって、複数のＬＩＤＡＲシステムのために調整してコード化の選択が行われることも、可能である。様々なＬＩＤＡＲシステムは、様々なコード化によって、それぞれ付属のパルス列を分離し、それによって干渉を減少させることができる。たとえば、特に直交するコード化を使用することができる。
【００５４】
様々なパルス列を分離することができるようにするために、コードマルチプレクス（英語：Code Division Multiplex, CDMあるいはCode Division Multiple Access, CDMA）の技術を使用することが、可能である。たとえばコード化が様々なパルス列を互いに直交させることができる。それによって特に反射する対象に対する距離がわからない場合でも、様々なパルス列の分離を行うことができる。
【００５５】
図１は、装置１００に関する視点を示している。装置１００は、レーザースキャナ１０１を有している。レーザースキャナ１０１は、装置１００の周囲においてレーザー光源からレーザー光を放射するように、構成されている。その場合にレーザースキャナ１０１は、レーザー光を少なくともスキャン軸に沿ってスキャンするように、構成されている。レーザースキャナは、特にレーザー光のパルス列を送出することができる。多くの例においてレーザースキャナ１０１は、第１と第２のスキャン軸に沿ってレーザー光をスキャンするように、構成されている。たとえばレーザースキャナ１０１は、たとえば運動の２つの反転点の間で、方向変換ユニットを共振移動させることができる。
【００５６】
装置１００は、計算ユニット１０２も有している。計算ユニット１０２の例は、アナログ回路、デジタル回路、マイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ及び／又はＡＳＩＣを有している。計算ユニット１０２は、論理を実装することができる。多くの例において、装置１００は、１つより多い計算ユニットを有することもでき、それらが論理を分配して実装する。
【００５７】
たとえば計算ユニット１０２は、レーザースキャナ１０１を駆動することができる。計算ユニット１０２は、たとえばレーザースキャナ１０１の１つ又は複数の駆動パラメータを調節することができる。ここに記述される種々の例において、計算ユニット１０２は、レーザースキャナ１０１の様々な駆動モードを能動化させることができる。その場合に駆動モードは、レーザースキャナ１０１の駆動パラメータのセットによって定義することができる。
【００５８】
駆動パラメータの例：直交又は部分的に直交もしくは仮直交するようにコード化されたパルス列の使用；パルス列あたりのパルスの数；たとえばガウス形状となることができる、パルス列のパルスのエンベロープ；ＬＩＤＡＲ画像の像点あたりのパルス列の数；パルス列の長さ；パルス列の個々のパルスの長さ；個々のパルス列の間の間隔；デッドタイム；その他。
【００５９】
たとえばこの種の駆動パラメータ及び他の駆動パラメータは、周囲対象に対する距離に関しての先験的な知識に従って、変化することができる。たとえば先験的な知識は、先行して検出されたＬＩＤＡＲ画像から得ることができる。たとえば先験的な知識は、たとえば超音波センサ、ＴＯＦセンサ、レーダーセンサ及び／又はステレオカメラのような、自動車の他の環境センサからセンサフュージョンを用いて得ることができる。
【００６０】
計算ユニット１０２は、さらに、間隔測定もしくは距離測定を実施するように、構成されている。そのために計算ユニットは、レーザースキャナ１０１から測定信号を受信することができる。この測定信号もしくは生データは、送信と受信の間のレーザー光のパルスの経過時間を示すことができる。この測定信号は、さらにレーザー光と結びついた角度領域を示すことができる。それに基づいて計算ユニット１０２がＬＩＤＡＲ画像を生成することができ、それがたとえば奥行き情報を有する点クラウドに相当する。選択的に、計算ユニット１０２が、たとえばＬＩＤＡＲ画像に基づいて対象認識を実施することが、可能である。その後、計算ユニット１０２はＬＩＤＡＲ画像を出力することができる。計算ユニット１０２は、たとえばスキャン周波数に相当する画像繰り返し率によって、繰り返し新しいＬＩＤＡＲ画像を生成することができる。画像繰り返し率は、たとえば２０−１００Ｈｚの領域内にあることができる。
【００６１】
図１の例においては、装置１００がレーザースキャナ１０１を有するシナリオが示されているが、他の例においては、装置１００が他の機能原理に従って作動するＬＩＤＡＲシステム、たとえばＦＬＡＳＨ−ＬＩＤＡＲシステムを有することも可能であって、そのシステムは構造化された照明に基づいて時間的に重なり合うように１Ｄ又は２Ｄの画像領域を照明する。そのために、たとえば１つより多いレーザー光源を設けることができる。
【００６２】
図２は、レーザースキャナ１０１に関する視点を示している。特に図２は、種々の例に基づくレーザースキャナ１０１をより詳細に示している。
【００６３】
図２の例において、レーザースキャナ１０１はレーザー光源１１１を有している。たとえばレーザー光源１１１はダイオードレーザーとすることができる。多くの例において、レーザー光源１１１は表面エミッター（英語：vertical-cavity surface-emitting laser; VCSEL）とすることができる。レーザー光源１１１がレーザー光１９１を送信し、そのレーザー光が方向変換ユニット１１２によって所定の変位角度だけ方向変換される。多くの例において、レーザー光１９１用のコリメータ光学系をレーザー光源１１１と方向変換ユニット１１２の間の光路内に配置することができる（英語：pre-scanner optics）。他の例においては、その代わりに、あるいはそれに加えて、レーザー光１９１用のコリメータ光学系を、方向変換ユニット１１２の後方の光路内に配置することもできる（英語：post-scanner optics）。
【００６４】
方向変換ユニットは、たとえばミラー又はプリズムを有することができる。たとえば方向変換ユニットは、回転するマルチファセットプリズムを有することができる。方向変換ユニットは、原則的にオプショナルである：たとえば、以下で詳細に説明するように、場所解像は、ＣＤＭＡ技術に関連してＦＬＡＳＨ技術によっても提供することができる。
【００６５】
レーザースキャナ１０１は、１つ又は複数のスキャン軸を実装することができる（図２においては１つのスキャン軸のみが、すなわち図面平面内に、示されている）。複数のスキャン軸を準備することによって、２次元の画像領域を実装することができる。
【００６６】
２次元の画像領域は、大きな情報内容をもって、周囲における対象の距離測定を実施することを、可能にすることができる。典型的に、水平のスキャン軸の他に垂直のスキャン軸も−自動車が配置されるグローバルな座標系に関して−実装することができる。特に、垂直解像をスキャンによってではなく、むしろ互いに対して変位され、かつ様々な角度で方向変換ユニットへレーザー光を放射する、複数のレーザー光源のアレイによって行う、参照実装に比較して、このようにして少ない構成部分及び／又はより大きい垂直の解像度を有する、あまり複雑でないシステムを達成することができる。さらに種々の例において、垂直のスキャン軸と結びついた、レーザースキャナ１０１のしかるべき駆動パラメータを、たとえば車両の走行状態に従ってフレキシブルに適合させることが、可能である。これはしばしば、レーザー光源のアレイが固定的に組み込まれている場合には不可能であり、あるいは制限されてのみ可能である。
【００６７】
レーザー光１９１のスキャンのために、方向変換ユニット１１２は少なくとも１つの移動の自由度を有している。移動の各自由度は、それに応じたスキャン軸を定める。しかるべき運動がアクチュエータ１１４によって操作され、もしくは励振される。
【００６８】
複数のスキャン軸を実装するために、多くの例において、１つより多い方向変換ユニットを設けることが可能である（図２には示されていない）。その場合にレーザー光源１９１は種々の方向変換ユニットをシーケンシャルに通過する。各方向変換ユニットは、しかるべく対応づけられた運動の自由度を有することができ、それが付属のスキャン軸に相当する。多くの場合に、この種の配置はスキャナシステムと称される。
【００６９】
複数のスキャン軸を実装するために、他の例においては、個々の方向変換ユニット１１２が１つより多い運動の自由度を有することが、可能である。たとえば方向変換ユニット１１２は、少なくとも２つの運動の自由度を有することができる。しかるべき運動は、アクチュエータ１１４によって励振することができる。たとえば、アクチュエータ１１４は、しかるべき運動を個別に、しかし時間的に並行してあるいは結合して励振することができる。その場合に、時間的及び場所的に重畳させて複数の運動をもたらすことによって、２つ又はそれより多いスキャン軸を実装することが可能である。
【００７０】
第１の運動と第２の運動を場所空間と時間空間内で重畳させることによって、レーザースキャナ１０１の特に高い統合を達成することができる。それによってレーザースキャナ１０１は、より小さい組み込み空間内に実装することができる。これが、自動車内にレーザースキャナ１０１をフレキシブルに位置決めすることを可能にする。さらに、レーザースキャナ１０１は比較的少ない構成部分を有することができ、したがって強靱かつ好ましいコストで形成することができる。
【００７１】
たとえば運動の第１の自由度はミラーの回転に相当することができ、運動の第２の自由度はミラーの傾きに相当することができる。たとえば、第１の自由度がマルチファセットプリズムの回転に相当することができ、第２の自由度はマルチファセットプリズムの傾きに相当することができる。たとえば、第１の自由度はファイバーのトランスバーサルモードに相当することができ、運動の第２の自由度はファンバーのトーションモードに相当することができる。ファイバーは、しかるべき移動可能な端部を有することができる。たとえば運動の第１の自由度は、ファイバーの第１のトランスバーサルモードに相当することができ、運動の第２の自由度はファイバーの、第１のトランスバーサルモードに対して直交する、第２のトランスバーサルモードに相当することができる。
【００７２】
多くの例において、第１のスキャン軸に相当する、運動の第１の自由度に基づく第１の運動も、第２のスキャン軸に相当する、運動の第２の自由度に基づく第２の運動も、共振的にもたらされることが、可能である。他の例においては、第１の運動と第２の運動の少なくとも１つが、共振的にもたらされず、むしろ非連続に、もしくは段階的にもたらされることが、可能である。
【００７３】
第１の運動も第２の運動も共振的にもたらされる場合に、第１のスキャン軸と第２のスキャン軸に沿ったスキャンについて、いわゆる重畳図形、多くの場合にリサージュ図形、を得ることができる。第１の運動も第２の運動も共振的にもたらされる場合に、レーザースキャナのための特に強靱で単純なシステムを実現することができる。たとえばアクチュエータは、シングルで実装することができる。
【００７４】
アクチュエータ１１４は、典型的に、電気的に駆動可能である。アクチュエータ１１４は、磁気的なコンポーネント及び／又は圧電コンポーネントを有することができる。たとえばアクチュエータは、回転磁場源を有することができ、それは、時間の関数として回転する磁場を発生させるように、構成されている。アクチュエータ１１４は、たとえば曲げピエゾコンポーネントを有することができる。
【００７５】
多くの例において、方向変換ユニット１１２の代わりに、基板−たとえばシリコン−上に統合して形成された複数のエミッター構造−たとえばオプティカルウェーブガイド−からなるアレイを使用することができ、その場合に複数のエミッター構造が所定の位相関係においてレーザー光を送出する。その場合に種々のエミッター構造によって送出されるレーザー光の位相関係を変化させることによって、構造的及び破壊的な干渉により所定の放射角度を調節することができる。この種の配置は、しばしば位相関係を有する光学的アレイ（英語：optical phased array, OPA）とも称される。M. J. R. Heck “Highly integrated optical phased arrays: photonic integrated circuits for optical beam shaping and beam steering” in Nonophotonics (2016)を参照。
【００７６】
レーザースキャナ１０１は、検出器１１３も有している。たとえば検出器１１３は、フォトダイオードによって実装することができる。たとえば検出器１３は、フォトダイオードアレイによって実装することができ、したがって複数の検出器素子を有することができる。たとえば検出器１１３は、１つ又は複数のシングルフォトン−アバランシェダイオード（英語：single photon avalance diode, SPAD）を有することができる。
【００７７】
検出器１１３は、配置１００の周囲内の対象（図２には示されていない）から反射された二次のレーザー光１９２を検出するように、構成されている。その場合にレーザー光源１１１による一次のレーザー光１９１のパルスの送信と、検出器１１３によるパルスの検出との間の経過時間測定に基づいて、対象の距離測定を実施することができる。この種の技術は、たとえば構造化された照明と組み合わせることができ、あるいはそれに代えることができ、その構造化された照明においては、レーザー光１９１のパルスの代わりに連続的なレーザー光を使用することができる。その場合に構造化された照明は、ＦＬＡＳＨ−ＬＩＤＡＲ技術に相当する。
【００７８】
図２の例において、検出器１１３は専用のブラインド１１３Ａを有している。他の例においては検出器１１３が、一次のレーザー光１９１の放射用にも使用されるのと、同一のブラインドを使用することが、可能である。その場合に特に高い感受性を得ることができる。これは、場所空間フィルタリングに相当する。
【００７９】
選択的に、レーザースキャナ１０１は位置決め装置を有することもできる（図２には示されていない）。位置決め装置は、レーザー光が放射された放射角度を表す信号を送信することができる。そのためにたとえば、位置決め装置がアクチュエータ１１４及び／又は方向変換ユニット１１２の状態測定を行うことが、可能である。位置決め装置は、たとえば一次のレーザー光１９１を直接測定することができる。位置決め装置は、一般的に、たとえば一次のレーザー光１９１及び／又は発光ダイオードの光に基づいて、放射角度を光学的に測定することができる。たとえば位置決め装置は、位置を検出する検出器（英語：position sensitive device, PSD）を有することができ、それは、たとえばＰＩＮダイオード、ＣＣＤアレイ又はＣＭＯＳアレイを有している。その場合に一次のレーザー光１９１及び／又は発光ダイオードからの光は、方向変換ユニット１１２を介してＰＳＤへ向けることができるので、ＰＳＤを用いて放射角度を測定することができる。その代わりに、あるいはそれに加えて、位置決め装置はファイバーブラッググレーティングを有することができ、それはたとえば、方向変換ユニット１１２を形成するファイバーの内部に配置されている：ファイバーの湾曲及び／又はねじれによって、ファイバーブラッググレーティングの長さが変化することができ、それによって所定の波長の光についての反射性が変化する。それによってファイバーの運動状態を測定することができる。そこから放射角度を帰納的に推定することができる。
【００８０】
図２の例においては、方向変換ユニット１１２のスキャンによって角度領域１９０が得られるシナリオが示されているが、他の例においては複数のレーザー光源を用いて角度領域の構造化された照明を得ることも、可能である。その場合には、スキャンは不要である。これがＦＬＡＳＨ−Ｌｉｄａｒ技術に相当する。
【００８１】
図３は、種々の例に基づく方法のフローチャートである。ブロック５００１において、まず第１のパルス列を含むレーザー光のパルスが送信される。たとえば第１のパルス列は、ある角度領域内へ送信することができる。その場合に第１のパルス列の送信は、レーザースキャナ１０１の方向変換ユニットの所定の位置に相当する。第１のパルス列は、所定の数のレーザーパルスを有することができる。
【００８２】
第１のパルス列は、コード化されている。それは、第１のパルス列がパルスのバイナリの出力変調を有することができることを、意味している：バイナリの出力変調は、１つのパルスが１（任意の単位）の振幅を有し、他のパルスがゼロの振幅を有することを、意味する。しかしまた、第１のパルス列がより高い次元の出力変調を有することも、可能である：その場合には１（任意の単位）とゼロの間で振幅の種々の中間値が可能である。コード化は、振幅の変調が所定のコードシーケンスに基づいて、たとえば拡散コードに基づいて、行われることを、意味することができる。これは、パルス列の種々のパルスの振幅が、既知の関数を介して互いに依存することを、意味している。コード化のこの種の技術は、ここに記述される種々の例において使用することができる。
【００８３】
したがって言い換えると、出力変調を用いて、パルスあたりのフォトンの数を調節することができる。
【００８４】
第１のパルス列をコード化することによって、検出器１１３の測定信号内の第１のパルスを特に確実かつ正確に認識することが、可能である。特に他のレーザースキャナのパルス列との干渉を減少させることができる。というのは、たとえばそれらは異なるように、特に直交するようにコード化することができるからである。したがってそこから、個々のパルス列のコード化を適切に選択することによって、他のレーザースキャナとの干渉を減少させることができることが、わかる。
【００８５】
ブロック５００２において、第２のパルス列が送信される。たとえば第２のパルス列は、第１のパルス列も送信されるのと同じ角度領域内へ送信することができる。たとえば第１のパルス列と第２のパルス列が異なるレーザー光源によって少なくとも部分的に時間並列で送信されることが、可能である。しかしまた、第１のパルス列と第２のパルス列がシリアルに送信されることも可能であって、その場合に１つの同じレーザー光源を使用することができる。
【００８６】
多くの例において、第１のパルス列と第２のパルス列の送信の間の、すなわちブロック５００１と５００２の間の、時間間隔は、方向変換ユニット１１２のスキャン速度に比較してかなり短いことが、可能である。これは、ブロック５００１と５００２を実施する間に、方向変換ユニット１１２が移動されていないか、あるいは顕著に移動さていないことを、意味している。したがって第１のパルス列と第２のパルス列をシリアルに送信するにもかかわらず、第１のパルス列も第２のパルス列も同一の角度領域内へ送信することが、可能である。したがって第１のパルス列と第２のパルス列によって、角度領域内に配置されている対象に対する距離に関する冗長な情報を得ることができる。それによって測定精度を向上させることができる。
【００８７】
ブロック５００１、５００２の第１と第２のパルス列は、共通のコード化図式に従ってコード化することができ、すなわちたとえば、同じコード化タイプを有し、かつ／又は同じ長さを有することができる。たとえば、第１と第２のパルス列は、長さ１０の異なるウォルシュ−アダマールシーケンスであることができる。その場合にブロック５００１の前に、コード化図式は、直交するように選択することができる。たとえばコード化図式は、ＬＩＤＡＲシステムが取り付けられている車両の走行状態に従って選択することができる。そのために、たとえば車両バスシステムを介して、しかるべき状態データを車両コンピュータによって受信することができる。状態データは、車両の走行状態を表すことができる。たとえば状態データは、以下のグループの１つ又は複数のエレメントを表すことができる：車両の速度；車両が移動する道路のカーブ；車両が移動する道路の道路タイプ、したがってたとえばアウトバーン、郊外道路と市街地道路；周囲の対象の数；周囲の明るさ；走行状況の危機度；など。たとえばそれぞれ走行状態の危機度に従って、異なるコード化図式を選択することができる。たとえばそれぞれ車両が存在している道路の道路タイプに応じて、異なるコード化図式を選択することができる。典型的に、比較的長いコード化を有するコード化図式は、より大きい強靱性を有している。他方でより長い／より強靱なコード化によって、レーザー光源の負荷も増大することがあり得る。コード化図式のこの適応的選択が、（ｉ）コード化の強靱性と（ｉｉ）レーザー光源の負荷との間の考慮状況を要請にぴったりと適合させることを、可能にする。それによってたとえば、レーザー光源の過剰な負荷に基づいて、デッドタイムを余分に設けなければならなくなり、それがまたＬＩＤＡＲ画像の像点密度の低下にあらわれることを、回避することができる。
【００８８】
その後、ブロック５００３において、第１のパルス列に基づいて対象についての距離値が得られる。ブロック５００３は、検出器１１３による、第１のパルス列と結びついたレーザー光の受信を有することができる。さらにブロック５００３は、検出器の測定信号内の第１のパルス列の認識を有することができる。測定信号内の第１のパルス列を認識するために、たとえばＣＤＭＡの技術を使用することができる。たとえば、測定信号を第１のパルス列のしかるべき送信信号と関連づけることが、可能である。その場合に所定の時点で、相関の最大値を得ることができる：この最大値は、典型的に、第１のパルス列が高い確率で受信された時点に、たとえばパルス列の始点、パルス列の中央又はパルス列の終点などに、相当する。第１のパルス列が送信された時点を、第１のパルス列が受信された時点と比較することから、距離値を定めることができる。
【００８９】
多くの例において、ブロック５００２は、ブロック５００３の検出の前に実施することが、可能である。これは、所定の時点で第１のパルス列のパルスも、第２のパルス列のパルスも伝播し、もしくは「in-flight」であること、意味している。それによって特に、像点を定めるために多くのパルス列を考慮することができる。これは、ＬＩＤＡＲ画像の像点あたりのレーザースキャナのスキャン速度が高いにもかかわらず、多くのパルス列のための測定信号を得ることができるので、可能である。それによって高い測定精度を得ることができる。さらに、大きい測定距離も達成することができる。
【００９０】
その後ブロック５００４において、第２のパルス列に基づいて、対象についての第２の距離値が得られる。ブロック５００４は、第２のパルス列と結びついたレーザー光の受信を有することができる。ブロック５００４において、測定信号内の第２のパルス列は、上でブロック５００３を参照して第１のパルス列について説明したように、しかるべき技術に基づいて認識することができる。
【００９１】
多くの例において、ブロック５００３とブロック５００４において第１のパルス列と第２のパルス列が少なくとも部分的に時間的に重なり合って検出されることが、可能である。これは、第１のパルス列の少なくとも１つのパルスが、第２のパルス列の少なくとも１つのパルスと時間的に重なり合って検出されることを、意味することができる。それにもかかわらず、第１のパルス列と第２のパルス列のコード化に基づいて、第１のパルス列に属する測定信号と第２のパルス列に属する測定信号の分離を行うことが、可能である。これに関連して特に、第１のパルス列の第１のコード化が、第２のパルス列の第２のコード化に対して直交することが、可能である。第１のコード化と第２のコード化は、たとえばバイナリの出力変調又はより高次の出力変調として実装することができる。
【００９２】
そしてブロック５００５において、ＬＩＤＡＲ画像の像点が定められる。ＬＩＤＡＲ画像の像点は、しかるべき角度領域内の対象の距離によって特徴づけることができる。選択的に、像点は、対象の速度によっても示すことができる。ブロック５００５において、像点はブロック５００３の第１の距離値に基づき、かつブロック５００４の第２の距離値に基づいて定められる。これは、２つの距離値が同じ角度領域と、そしてそれに伴って同じ対象と結びついているので、可能である。第１の距離値と第２の距離値を使用することによって、より高い測定精度を得ることができる。たとえば、平均値を形成することができる。たとえば、測定精度として標準偏差を考慮することができる。
【００９３】
図４は、レーザースキャナ１０１に関する視点を示している。特に図４は、方向変換ユニット１１２に関する視点を示している。図４の例において、方向変換ユニット１２はミラーによって実装されている。図４の例においては、入射するレーザー光１９１がそれぞれ方向変換ユニット１１２の角度位置に応じてどのように異なる角度領域１９０−１、１９０−２内へ送信されるか、が示されている。たとえば、方向変換ユニット１１２が連続的に移動されることが、可能である。たとえば、方向変換ユニット１１２は所定のスキャン周波数を有する共振運動を実施することができる。たとえば方向変換ユニット１１２は、２つの反転点の間で共振運動を実施することができる。
【００９４】
図４には、レーザー光１９１が脈動して送信されること（垂直のバーの列）が、図式的に示されている。特に図４においては、１つのパルス列が送信されることが、示されている。
【００９５】
図５は、ＬＩＤＡＲ画像１９９に関する視点を示している。ＬＩＤＡＲ画像は、像点１９６を有している（図５の例においては、９つの像点１９６のみが示されているが、ＬＩＤＡＲ画像はもっと大きい数の像点、たとえば１０００より少なくない像点又は１、０００、０００より少なくない像点を有することができる）。
【００９６】
ＬＩＤＡＲ画像の様々な像点が、様々な角度領域１９０−１、１９０−２と結びついている。各像点１９６は、距離値及び選択的に他の情報を示している。
【００９７】
互いに連続するＬＩＤＡＲ画像１９９は、所定の画像繰り返し率（英語：refresh rate）で検出される。典型的な画像繰り返し率は、５Ｈｚから１５０Ｈｚの領域内にある。
【００９８】
ここに記述される種々の例において、それぞれ１つ又は複数の同じコード化を有するパルス列によって所定のＬＩＤＡＲ画像１９９の種々の像点１９６を検出することが、可能である。しかしまた、個々のＬＩＤＡＲ画像を検出する間に、像点１９６から像点１９６へ、使用されるパルス列のコード化が変化することも、可能である。
【００９９】
図６は、レーザー光１９１、１９２のパルス列２０１と他のパルス列２０２に関する視点を示している。特に図６は、パルス列２０１、２０３の時間推移に関する視点を示している。図６の例において、まずパルス列２０１が送信される。その後、パルス列２０２が送信される。しかしまた、たとえば複数のレーザー光源が使用されることにより、パルス列２０１、２０２を少なくとも部分的に時間並列に送信することも、可能である。
【０１００】
パルス２０５は、所定の長さ２５１（たとえばパルス２０５の半値幅を定める）を有している。ここに記述される種々の例において、パルス列のパルス２０５は、２００ｐｓから１０ｎｓの領域内、選択的に２００ｐｓから４ｎｓの領域内、さらに選択的に５００ｐｓから２ｎｓの領域内の長さを有することができる。この種のパルス長さは、レーザー光源１１１の典型的な出力及び測定距離について、反射されるレーザー光１９２内のフォトンの数に関して利点を有している。
【０１０１】
図６の例において、さらに、パルス列２０１の互いに連続するパルスの間の時間間隔２５２が示されている。ここに記述される種々例において、互いに連続するパルス２０５の間の時間間隔２５２は、５ｎｓから１００ｎｓの領域内、選択的に１０ｎｓから５０ｎｓの領域内、さらに選択的に２０から３０ｎｓの領域内にある。この種の時間間隔２５２は、特に固体レーザーダイオードのエミッター面の冷却時間に関連して、利点を有することができる。
【０１０２】
図６の例において、パルス列２０１は、４つの数のパルス２０５を有している。ここに記述される種々の例において、たとえば、パルス列２０１が２−３０の、選択的に８−２０の数のパルスを有することが、可能である。パルスのこの種の数は、パルス列の長さの寸法設計に関して、方向変換ユニット１１２の速度に関して、もしくは互いに連続するＬＩＤＡＲ画像を検出する画像繰り返し率に関して、特別な利点を有している。
【０１０３】
たとえばパルス列２０１は、８０ｎｓから５００ｎｓの、選択的に１２０ｎｓから２００ｎｓの長さ２６１を有することができる：これは、ここに記述されるパルス列について一般的に当てはまる。たとえば方向変換ユニット１１２が運動するスキャンシーケンスは、５００Ｈｚから２ｋＨｚの領域内にあることができる。したがってたとえば、マイクロ秒の領域内にある時間長さの間、方向変換ユニット１１２は同じ角度領域１９０−１、１９０−２内へレーザー光１９１を送信すると、見なすことができる。パルス列２０１の長さ２６１がより短く設計されている場合に、角度領域１９０−１、１９０−２あたり１つより多いパルス列２０１、２０２を送信することができる。たとえばここに記述される種々の例において、パルス列の長さ２６１は方向変換ユニット１１２のスキャン運動の周期長さの０．０１％より長くなく、選択的に０．００１％より長くなく、さらに選択的に０．０００１％よりも長くない。スキャン運動の典型的な周期長さは、１／１００Ｈｚから１／３Ｈｚの領域内、選択的に１／２００Ｈｚから１／５００Ｈｚの領域内にある。
【０１０４】
たとえば図６の例において、２つのパルス列２０１、２０２が同一の角度領域１９０−１、１９０−２内へ送信される。パルス列２０２は、パルス列２０１から時間間隔２５３を有している。多くの例において、時間間隔２５３は比較的短く、たとえば時間間隔２５２と同じか、少なくとも同じ規模で実装することができる。たとえば時間間隔２５３は、パルス列２０１の長さ２６１の５０％よりも小さく、選択的に２０％より小さく、さらに選択的に５％よりよりも小さくすることができる。この種の実装は、方向変換ユニット１１２がパルス列２０１、２０２の間で移動しないか、顕著には移動しない、という利点を有する。しかし他の例においては、時間間隔２５３がより大きく、たとえば時間間隔２５２の１０倍よりも大きく、選択的に１００倍よりも大きく、さらに選択的に１０００倍よりも大きくなるように、実装されることも、可能である。このようにして互いに連続するパルス列２０１、２０２の間にデッドタイムを設けることができ、それによってレーザー光源１１１を冷却することができる。さらに、検出器１１３の個々の検出器素子を再生（英語：quenching）することができる。
【０１０５】
図６においては、パルス列２０１、２０２が次々と、すなわちシリアルに送信されるシナリオが示されている。しかしまた、たとえば異なるレーザー光源によって、パルス列２０１、２０２が少なくとも部分的に時間的に重なり合って送信されるような実装も可能である。それによって該当するＬＩＤＡＲ画像の像点の数は、特に大きく寸法設計することができる。というのは、互いに連続する異なる像点を迅速に処理することができるからである。その場合に異なるレーザー光源から、少なくとも一部時間的に重なり合って送信されるレーザー光は、参照実装とは異なり、同一の像点のための距離値を検出するのに寄与し、参照実装においては、異なるレーザー光源が異なる周囲領域を照明し、したがって異なる像点の距離値を検出するのに寄与する。個々のレーザー光源の過剰な負荷が回避される。
【０１０６】
図６は、パルス列２０１、２０２のパルス−デューティ比（英語：duty cycle；すなわち周期長さに対する継続時間）に関する視点も示している。図６の例において、パルス列２０１、２０２のパルス−デューティ比は、約５０％である。というのは、時間長さ２５１、２５２がほぼ等しいからである。このような高いパルス−デューティ比によって、パルス列２０１、２０２は大きな数のパルス２０５を有することができる。それによって検出器１１３の測定信号内のパルス列２０１、２０２を認識する際の高い精度を得ることができる。
【０１０７】
種々の例において、パルス列２０１、２０２のパルス−デューティ比はそれぞれ、たとえば熱的に制限される、レーザー光源１１１が比較的長い期間にわたって−たとえばマイクロ秒、ミリ秒又は秒の規模で達することができるパルス−デューティ比よりも、ずっと大きくなることが可能である。したがってたとえば、パルス列２０１、２０１のパルス−デューティ比が、複数のＬＩＤＡＲ画像の期間にわたって平均してレーザー光源１１１が駆動されるパルス−デューティ比よりもファクター１０だけ、選択的に少なくともファクター１００だけ、さらに選択的に少なくともファクター１０００だけ大きくなることが、可能である。
【０１０８】
それにもかかわらずレーザー光源１１１の損傷を回避することができるようにするために、デッドタイムを設けることができる。デッドタイムの間、レーザー光源１１１は、レーザー光１９１を送信しないように、整えることができる。デッドタイムの間は、レーザー光源１１１の冷却が可能である。たとえば、デッドタイムはそれぞれ、たとえば方向変換ユニット１１２の共振運動の反転点に配置することが可能である。たとえば、デッドタイムを２つの互いに連続して検出されるＬＩＤＡＲ画像の間に配置することが、可能である。たとえば、デッドタイムを互いに連続するパルス列の間に配置することが、可能である。
【０１０９】
図７は、レーザー光１９１、１９２のパルス列２０１と他のパルス列２０２に関する視点を示している。特に図７は、パルス列２０１、２０２のコード化に関する視点を示している。
【０１１０】
その場合に図７の例は、原則的に図６の例に相当する。図７の例において、パルス列２０１、２０２はコード化としてバイナリの出力変調を有している。たとえば図７の例において、パルス列２０１の第２のパルス２０５の振幅はゼロに等しい；それに対してパルス列２０２の第３のパルス２０５の振幅が０に等しい。
【０１１１】
一般に、パルス列２０１、２０２のパルス２０５の振幅が互いに対して直交してコード化されること（図７には図示されない）が、追求するに値する。そのために、スプレッドシーケンスを使用することができる。シーケンスの例は、たとえばGoldシーケンス、Barkerシーケンス、Kasamiシーケンス、Walsh-Hadamardシーケンス、Zaddof-Chuシーケンスなどである。その場合に直交は、たとえば切り詰めたウォルシュ−アダマールシーケンスなどによって得ることができるような、仮直交のコード化も示すことができる。ある量のコード化候補から適切なコード化が選択される、コード化するためのシーケンス空間は、たとえば１０−１００の領域内の、選択的に約２０の領域内の巨大さを有することができる。一般的に、直交するコード化は、ここで使用される主旨において、部分的に直交するコード化を表すこともできる。
【０１１２】
種々のパルス列２０１、２０２の直交するコード化によって、−たとえば多重反射に基づいて−時間的に重なり合って検出されたパルス列２０１、２０２も、検出器１１３の測定信号内で確実に認識することができる。したがって、互いに連続する列２０１、２０２の時間間隔２５３を特に小さく寸法設計することが、可能である：このようにしてまた、付属の距離値を定めるために、ＬＩＤＡＲ画像の像点あたり特に多くのパルス列２０１、２０２を考慮することが、可能である。それによって測定精度を高めることができる。
【０１１３】
図８は、レーザー光１９１、１９２のパルス列２０１と他のパルス列２０２に関する視点を示している。特に図８は、パルス列２０１、２０２のコード化に関する視点を示している得。その場合に図８の例は、原則的に図７の例に相当する。しかし図８の例においては、コード化を形成するために、パルス２０５についてのバイナリの出力変調は使用されない。むしろ図８の例においては、より高次の出力変調が使用される：たとえば、図８のシナリオにおいて、パルス２０５の振幅は、１、０．５及び０（任意の単位）をとることができる。出力変調のさらに高い次元も考えられ、もしくはパルスの振幅のための他の中間値も、考えられる。
【０１１４】
図７と８の例においては、コード化を形成するためのパルス２０５の出力変調がそれぞれ記述された。種々の例において、その代わりに、あるいはそれに加えて、シーケンス２０１の内部で個々のパルス２０５の振幅及び／又は位相及び／又は長さ２５２が変調されることも、可能である。
【０１１５】
図６−８の例において、ＬＩＤＡＲ画像の所定の像点についての距離値を求めるために２つのパルス列２０１、２０２が使用される実装が示されている。しかし他の例においては、像点あたりさらに大きい数のパルス列２０１、２０２が、たとえば４つよりも少なくない数のパルス列２０１、２０２、選択的に８つより少なくない数のパルス列２０１、２０２、さらに選択的に１２よりも少なくない数のパルス列２０１、２０２が使用される。
【０１１６】
図９は、検出器１１３に関する視点を示している。図９の例において、検出器１１３はたとえばシングルフォトン−アバランシェダイオード検出器アレイ、すなわちＳＰＡＤとして形成することができる。これは、検出器１１３がある数の検出器素子３０１を有することを、意味している。これらの検出器素子３０１は、マトリクス状に配置されている。検出器１１３は、測定信号３０２を送信するように、構成されている。測定信号３０２は、個々の検出器素子３０１の重畳された検出器信号に相当する。
【０１１７】
種々の検出器素子３０１は、個々のフォトンを検出した後に、再生のための所定のデッドタイムを有することができる。しかし、検出器素子３０１の数が大きいことに基づいて−たとえば１０００よりも少なくない、選択的に５０００よりも少なくない、さらに選択的に１０、０００よりも少なくない−、常に充分な数の、１つ又は複数のフォトンを検出する準備ができている検出器素子３０１を設けることができる。したがって、複数のパルス列２０１、２０２のパルス２０５を時間的に重畳して、もしくは高速の順序で、検出器１１３によって検出することも、可能である。
【０１１８】
したがって結像すべき画像領域からの光は、適切な検出光学系によって検出器全体上へ、すなわちすべての検出器素子３０１上へ結像される。特に、様々な角度から入射する光を様々な検出器素子３０１上へ結像させる検出器光学系を設けることは、不要である。たとえば、０°の角度（任意の座標系）から入射する第１の光は、５°又は３０°の角度（同一の座標系）から入射する光と、同じ検出器素子３０１上に結像することができる。それによって、入射するフォトンを検出する準備ができた、飽和していない検出器素子３０１が、常に充分に存在することができる。ＦＬＡＳＨ−ＬＩＤＡＲ技術に関連して場所解像は、ＣＤＭＡ技術によって−かつ−参照実装におけるように−入射角度を検出器素子に対応づけることによってではなく、行うことができる。
【０１１９】
図１０は、方法の例に関する視点を示している。図１０の例に基づく方法は、共通のスペクトル領域にアクセスする、様々なＬＩＤＡＲシステム間の干渉を減少させることを可能にする。これが、ＣＤＭＡ技術によって可能になる。
【０１２０】
まず、ブロック５０１０において、コード化図式の選択が行われる。コード化図式は、次にどのコード化候補がブロック５０１１で提供されるか、を定める。
【０１２１】
一般的に、コード化図式は、たとえばコード空間もしくはシーケンス空間、すなわちある量のコード化候補からなるそれを、定めることができる。たとえばコード化候補は、以下のタイプのコード化を有するシーケンス空間から選択することができる：Goldシーケンス、Barkerシーケンス、Kasamiシーケンス、Walsh-Hadamardシーケンス、Zaddof-Chuシーケンス。その場合に種々のコード化候補は、互いに対してペアで直交することができる。それぞれコード化図式に応じて、様々なタイプのコード化、たとえばBarkerシーケンス又はZaddof-Chuシーケンスを選択することができる。それぞれコード化図式に応じて、様々な長さを有するコード化も選択することができる。典型的に、異なるタイプ及び／又は異なる長さのコード化が、対の干渉に対して異なる強靱さを有する。たとえば、長さ１０を有する２つのコード化は、長さ４を有する２つのコード化よりも、確実に分離することが可能である。
【０１２２】
ブロック５０１０においては、様々な決定規則を考慮することができる。たとえば車両の車両コンピュータから状態データを受信することができる。状態データは、車両の走行状態を表すことができる。たとえば状態データは、以下のグループからなる１つ又は複数のエレメントを表すことができる：車両の速度；車両が移動する道路のカーブ；車両が移動する道路のタイプ、したがってアウトバーン、市外道路と市街地道路；周囲の対象の数；周囲の明るさ；走行状況の危険度；などである。
【０１２３】
その場合に様々な走行状態が、コード化の様々な強靱性を必要とすることがある。たとえば市街地交通において、多くの他のＬＩＤＡＲシステムが大きな干渉をもたらす場合には、ずっと大きい強靱性を有するコード化図式を選択することができる。同様に走行車線が分離されており、したがって原則的に干渉の少ないアウトバーン上では、強靱性のより小さいコード化図式を選択することができる。それによってレーザー光源の負荷と干渉の低下との間の考慮状況を、適切に適合させることができる。たとえばそれによって、レーザー光源の過度の負荷に基づいて、レーザー光源をいたわるためには像点密度を切り下げなければならないことを、回避することができる。
【０１２４】
原則的に、ブロック５０１０は選択的である。コード化図式が固定的に定められていることも、可能である。
【０１２５】
その後ブロック５０１１において、ブロック５０１０から得られる、ある量のコード化候補から使用すべきコード化が定められる。一般的な規則として、ブロック５０１１において選択する場合に、様々な決定判断基準を単独で、あるいは互いに組み合わせて考慮することができる。簡単な実装においては、ランダムコンポーネントによる選択が行われる。このようにして、潜在的に互いに対する干渉をもたらす、複数のＬＩＤＡＲシステムにおいて、シーケンス空間内の分配が干渉を減少させることができる。
【０１２６】
他の実装においては、無線インターフェイスを介して制御データをワイヤレスで送信及び／又は受信（通信）することができる。その場合に選択は、制御データに基づいて行うことができる。このようにして、コード化の調整された選択を行うことができる。たとえば、−そのためのやり方で−制御データを、ＬＩＤＡＲシステムを有する１つ又は複数の他の装置と関連させることができる。そのためにたとえば車両対車両（英語：vehicle-to-vehicle. V2V）あるいは一般的に器具対器具（英語：device-to-device; D2D）通信を使用することができる。しかしまた、制御データが中央の調整ノードと、たとえばベースステーション又は無線セルネットワークのスケジューラと、通信することも、可能である。たとえば制御データは、ベースステーションと接続された各器具に識別番号を割り当てることができる；その場合に制御データを実装することができる、この識別番号から、コード化を選択するための規則を導き出すことができる。この種の技術によって、干渉を調整して回避することができる。たとえば提供可能なコード化候補を種々の加入者間で分割することができる。
【０１２７】
他の実装においては、ＬＩＤＡＲシステムが取り付けられている車両の状態データも、考慮することができる。たとえば、−それぞれ車両がアウトバーン上にいるか、市街地交通内にいるかに応じて−、たとえば様々な長さなどを有する、様々なコード化を選択することができる。
【０１２８】
ブロック５０１２においては、実際に選択されたコード化に従ってコード化されたパルス列が送信される。
【０１２９】
その後、測定信号が受信されて、測定信号内のパルス列が認識される。そのためにＣＤＭＡ技術を使用することができ、それによってコード化に基づいて予測される信号形状との関連に基づいて、他のコード化によってコード化されたパルス列に対する分離が行われる。ブロック５０１３において、距離値が定められて、ブロック５０１４においてはこの距離値に基づいてＬＩＤＡＲ画像の像点のコントラストが定められる。
【０１３０】
ブロック５０１４においては、ブロック５０１１を新たに繰り返すことによって、新しいコード化を選択すべきか；あるいはブロック５０１２を直接新たに繰り返すことによって、実際のコード化に基づくパルス列を直接送信することができるか、が調べられる。したがってブロック５０１４は、ブロック５０１０が繰り返されない場合でも（それは、図１０においては異なるように示されているが、可能である）、−たとえば同一のコード化図式に従って−様々なコード化を繰り返し選択することを、可能にする。
【０１３１】
ブロック５０１４においては、様々な決定判断基準を考慮することができる。１つの例においては、所定の繰り返し率をもって新しいコード化が選択されることが、可能である。たとえば繰り返し率は、１秒から３０秒の領域内とすることができる。それは、環境領域内、たとえば市街地交通の交差点における、複数の車両の互いに対する典型的な滞留時間は、ほぼこの期間内、もしくはそれを少し上回る、という認識に基づいている。それによって干渉を効率的に回避することができる。
【０１３２】
他の例において、決定判断基準として、ＬＩＤＡＲ画像の画像繰り返し率による同期化を行うことができる。これは、各ｎ番目のＬＩＤＡＲ画像について、コード化を変更することができることを、意味しており、その場合ｎ＝１、２、３などである。このようにして、複数の互いに連続して検出されたＬＩＤＡＲ画像が同じタイプの干渉の影響を受けることを、回避することができる。これが、適用平面（たとえば対象認識、画像セグメント化など）上の強靱な評価アルゴリズムを可能にすることができる。
【０１３３】
さらに、コード化を繰り返し異なるように選択することも可能であって、その場合に−複数のＬＩＤＡＲシステムが利用できる−参照時間によって同期化が達成される。参照時間は、たとえば無線ネットワークのベースステーションの時間同期化データから導き出すことができる。このようにして、数マイクロ秒の領域内の特に短いタイムスケール上で、複数の潜在的に干渉するＬＩＤＡＲシステムについて、異なるコード化間の切替えを行うことができる。これが、干渉の特に効率的な抑圧を可能にする。たとえば適用平面上の評価アルゴリズムは、不確実性パラメータとして、使用されるコード化の時間長さを考慮することができる。
【０１３４】
図１１は、種々の例に基づく方法のフローチャートを示している。図１１に示す方法によって、ＦＬＡＳＨ−ＬＩＤＡＲ技術が可能になる。特に、レーザー光が送信され、もしくはレーザー光が検出される様々な角度が様々なコード化と結びつけられることによって、横の解像を提供することができる。
【０１３５】
その場合に図１１の例は、原則的に図３の例に相当する。たとえば、ブロック５０２１はブロック５００１に相当する。ブロック５０２２はブロック５００２に相当する。しかしその場合にブロック５０２１と５０２２においては、異なる角度で、たとえば５°より大きい、あるいは２５°より大きい角度間隔を有する角度で、送信がなされる。ブロック５０２３と５０２４において、そのような角度からフォトンも、たとえば同じ検出器素子を用いて、あるいは同じ検出器を用いて、検出される。コード化に基づく分離によって、該当する光が由来する角度を推定することができる。その後ブロック５０２５において、角度−像点の対応づけに基づいて、距離値がＬＩＤＡＲ画像の様々な像点に対応づけられる。
【０１３６】
図１１の例においては、光学系を用いて検出素子を角度に対応づけることは、不要である。この解像は、ＣＤＭＡ技術によって達成することができる。
【０１３７】
図１１の技術は、レーザースキャナと組み合わせることができる。そのようにして方向変換ユニットの位置あたり多数の像点を検出することができる。それによってＬＩＤＡＲ画像の横の解像度を高めることができる。たとえば図１１において、ブロック５０２１、５０２２内でパルス列を送信するために、様々なレーザー光源を使用することができる；その場合には少なくとも時間的に重なり合うように、特に大きい像点密度が可能である。しかしまた、ブロック５０２１、５０２２から、唯一の光源がパルス列をシーケンシャルに送信することも、可能である。
上述した技術は要約して説明されており、それらにおいて様々な効果を得るために、パルス列のコード化を使用することができる。（ｉ）第１のシナリオにおいては、ＬＩＤＡＲ画像の個々の像点のために、コード化によってより大きい信号／ノイズ比を得ることができる。そのために、個々の像点の距離値を定める場合に２つあるいはそれより多い、異なるようにコード化されたパルス列が考慮される。異なるようにコード化されたパルス列は、同一のレーザー光源から短く相前後して送信することができ、あるいは特に複数のレーザー光源から少なくとも一部時間的に重なり合って送信することができる。（ｉｉ）第２のシナリオにおいては、適切なコード化によってＬＩＤＡＲ画像の横の解像が得られる。これは、異なるようにコード化されたパルス列が異なる方向へ送信されることを、意味している。測定信号内のパルス列を認識することによって、該当する光がどの角度から入射するはずであるかを、再構築することができる；かつそれによって場所解像を得ることができる。従来のＦＬＡＳＨ−ＬＩＤＡＲ技術におけるような、入射角度に対する検出素子の固定の対応づけを有する光学系は、不要である。この種のコンセプトは、特に大きい像点密度を得るために、レーザースキャナと組み合わせることもできる。多くの例において、スキャナは不要である。（ｉｉｉ）第３のシナリオにおいては、周囲にある他のＬＩＤＡＲシステムとの干渉を減少させるために、コード化及び選択的にコード化図式が適切に選択される。
【０１３８】
したがって特にシナリオ（ｉｉｉ）に関連して記述されている技術において、ＬＩＤＡＲ画像の像点あたりレーザー光の複数のパルス列を使用することによってＬＩＤＡＲ画像を定めるために、特に高い測定精度を得ることができる。両義性を回避するために、種々のパルス列は直交するコード化を有することができる。種々のパルス列をＣＤＭＡ技術によって分離することが可能である。
【０１３９】
複数のパルス列の使用に基づく、この種の技術は特に、測定される対象が遠い距離に配置されている場合に、追求に値する。これは、このような場合に二次のレーザー光の強度が比較的小さく、たとえば周囲光の強度の規模にあるような場合である。
【０１４０】
多くの場合において、複数のパルス列の使用が必要に応じて能動化されることが、可能である。たとえば、周囲対象の距離値に関する先験的知識に基づいて、選択的に複数のパルス列が使用され、あるいはまたレーザー光の１つ又は複数のコード化されないパルスが個別に送信されることが、可能である。たとえば対象が特に近くに配置されている場合に、個々のパルスのみ、あるいはパルスのコード化されない列を使用することができる：この種の場合においては、反射されたレーザー光の高い強度が予測される。その場合には、コード化されたパルス列を使用することは、不要である。
【０１４１】
もちろん、上述した実施形態の特徴と本発明の視点を互いに組み合わせることができる。特に特徴は、上述した組合せにおいてだけでなく、本発明の範囲を逸脱することなしに、他の組合せにおいても、あるいはそれ自体で使用することもできる。
【０１４２】
たとえば、上で説明された技術においては、種々のパルス列が個別のレーザー光源からのレーザー光によってシリアルに送信される。他の例においては、種々のパルス列を少なくとも一部時間的に重畳させて、１つより多くのレーザー光源からのレーザー光によって送信することも、可能である。
【０１４３】
たとえば上で説明された技術においては、種々のパルス列のレーザー光が同一の角度領域内へ送信されるので、周囲における対象の距離に関する冗長な情報を得ることができる。しかし他の例においては、種々のパルス列が少なくとも一部時間的に重なり合って異なる角度領域内へ送信されることも、も可能である。その場合には周囲における対象の距離に関する情報を得ることができ、その情報をＬＩＤＡＲ画像の異なる像点に対応づけることができる。それによってＬＩＤＡＲ画像の検出を、特に着実に実装することができる。これが、ＦＬＡＳＨ技術を可能にし、それにおいては同時にレーザー光が様々な角度領域内へ送信される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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